Prototipagem de robótica: O guia completo
A robótica começa com um conceito e transforma-se numa realidade em diferentes fases de desenvolvimento. A fase de prototipagem é crucial e consiste na criação de um protótipo de robótica para efeitos de teste.
Se está ansioso por aprender sobre prototipagem robótica, o guia abaixo pode ajudar muito. Então, vamos ler.
O que é a prototipagem robótica?
A prototipagem robótica é um processo em que são criados modelos iniciais de sistemas robóticos para serem testados.
O design é testado quanto ao seu aspeto, desempenho e funcionalidade, seguindo-se a criação de diferentes componentes. Estes componentes são também avaliados com base na sua funcionalidade.
Os componentes da robótica normalmente testados na fase de prototipagem consistem em sensores e actuadores do sistema de controlo. A criação de um protótipo permite-nos procurar melhorias, caso existam, e verificar se é um método rentável antes de iniciar a produção final efectiva.
Importância da prototipagem de robôs
Existem várias razões que tornam o processo de criação de protótipos de robôs um processo importante, e alguns desses aspectos são os seguintes
Custo-eficácia
A criação de protótipos para robôs permite que os criadores identifiquem quaisquer falhas de conceção numa fase inicial, o que leva a uma redução dos custos que possam surgir mais tarde. Este teste precoce garante que os erros são evitados no fabrico final.
Menos riscos
A prototipagem de robôs também permite que os criadores identifiquem eventuais falhas na conceção, sendo igualmente efectuada uma avaliação do seu desempenho no mundo real. Deste modo, é possível evitar o risco de falhas nos robots finais.
Validação do projeto
A prototipagem permite-nos validar a conceção do robô e dos seus componentes. Permite uma oportunidade de verificar tudo o que está integrado para ver o seu desempenho. Desta forma, a conceção pode obter a validação de que cumpre ou não os requisitos do projeto.
Métodos de fabrico de um protótipo de robô
O fabrico de um protótipo de robô requer vários métodos de produção, que são analisados em seguida.
Maquinação CNC
A maquinagem CNC ajuda a fabricar componentes que são orientados para a precisão e repetíveis. É adequada para o processo de criação de protótipos porque cria componentes com tolerância apertada.
A maquinagem CNC é um processo versátil e pode trabalhar com muitos materiais diferentes, conforme necessário para a criação de protótipos de robótica.
A melhor parte de Maquinação CNC é o facto de ser um processo flexível e ajudar a criar designs iterativos em menos tempo. Além disso, as séries de produção podem ser escalonadas quando necessário, sem que seja necessário optar por outros métodos de fabrico.
O processo funciona com componentes complexos e permite mesmo a criação de peças com tolerância em microns.
Impressão 3D
A impressão 3D é um processo em que camadas de material são depositadas umas sobre as outras, criando componentes com diferentes materiais. É utilizada para fabricar objectos em 3D e é muito utilizada na fase de prototipagem da robótica.
A impressão 3D permite-nos criar peças complexas, especialmente os canais necessários em objectos internos ou com caraterísticas complexas. O processo de impressão 3D é relativamente rápido, e os componentes podem ser criados num espaço de algumas horas.
A impressão 3D é ainda compatível com a maioria dos materiais, termoplásticos e metais e oferece uma prototipagem económica, uma vez que é adequada para uma produção de baixo volume.
Moldagem por injeção
Moldagem por injeção é utilizado na prototipagem rápida, que ajuda a criar componentes utilizando moldes. É adequado para a produção em massa, mas também funciona bem com a prototipagem rápida.
É adequado para o fabrico de componentes que requerem rigidez e resistência e, por conseguinte, é utilizado para a prototipagem robótica.
O processo de moldagem por injeção é um pouco dispendioso porque o custo de criação do molde é elevado e, por isso, a produção em pequena escala pode não ser tão rentável. No entanto, se o orçamento o permitir, ajudará a fabricar componentes para a prototipagem robótica.
Fundição sob vácuo
A fundição sob vácuo é um processo em que um molde de silicone é criado a partir de um molde mestre e depois é utilizado para fundir peças sob vácuo.
O processo é muito adequado para a prototipagem robótica quando são necessários pequenos lotes sucessivos. Garante um excelente acabamento superficial e pode ser utilizado com uma vasta gama de materiais.
É uma opção rápida em comparação com a moldagem por injeção e pode ajudar a reduzir os protótipos numa pequena quantidade em comparação com os métodos tradicionais. Também é economicamente adequado quando se trata de criar pequenos lotes.
Fabrico de chapas metálicas
O fabrico de chapa metálica ajuda na prototipagem robótica. O fabrico de chapa metálica ajuda a fabricar componentes que são duráveis e oferecem dissipação de calor. É um processo escalável e é seguido por outro processo para obter os componentes finais.
Também oferece tolerância apertada e componentes precisos. É maioritariamente escolhido para prototipagem robótica de componentes que requerem estabilidade térmica e integridade estrutural.
Opções de materiais para prototipagem de robótica
O processo de prototipagem robótica utiliza diferentes materiais para diferentes componentes. Algumas destas opções de materiais são as seguintes:
Aço inoxidável
O aço inoxidável é utilizado nos robots devido à sua resistência à corrosão e à sua força. Os componentes de aço inoxidável são fabricados através do fabrico de chapas metálicas e maquinagem CNC.
Alumínio
O alumínio é um material leve e altamente maquinável. Por conseguinte, pode ser utilizado para fabricar robótica utilizando o fabrico de chapas metálicas, maquinagem CNC e ferramentas rápidas.
Delrin
Delrin é leve, forte e tem baixa fricção. É utilizado para fabricar componentes de robótica através de moldagem por injeção e maquinagem CNC.
Uretano
É bastante rentável e transparente. É adequado para a fundição em vácuo para o fabrico de peças robóticas.
Silício
O silício é utilizado em combinação com a moldagem por injeção para fabricar componentes de robôs duráveis e flexíveis.
Acabamentos de superfície para prototipagem robótica
Depois de os componentes para prototipagem robótica serem maquinados e fabricados, alguns deles podem necessitar de um acabamento superficial adicional.
As diferentes opções de acabamento de superfícies disponíveis para a prototipagem robótica são as seguintes
- Anodização: Os componentes robóticos que podem ser sujeitos a condições adversas podem passar pelo processo de anodização, uma vez que este aumenta a sua resistência ao desgaste e à corrosão.
- Jato de esferas: O processo de jato de areia consiste em dar um acabamento uniforme e mate à superfície do componente e em eliminar as imperfeições. É adequado para as superfícies dos robots que são apresentados.
- Revestimento em pó: A pintura a pó cria uma camada de proteção nos componentes, melhorando o seu acabamento e acrescentando uniformidade.
- Galvanoplastia: Através da galvanoplastia, é criada uma fina camada de metal na superfície dos componentes. Esta camada ajuda a reduzir o atrito e a garantir uma melhor condutividade eléctrica.
Factores a considerar no fabrico de protótipos de robôs
Ao criar protótipos para robótica, alguns dos factores que é importante ter em conta são os seguintes
Seleção de materiais
O material escolhido para o robô está associado à sua anatomia, pelo que é necessário selecionar o material tendo isto em conta. O metal é um material durável, o plástico oferece flexibilidade e os compósitos são conhecidos por oferecerem ambos.
No entanto, a seleção basear-se-á no custo, no desempenho e no método utilizado para fabricar o robô final.
Complexidade da conceção
A robótica envolve componentes altamente precisos que são complexos e necessitam de uma tolerância apertada. A técnica de fabrico escolhida deve estar em conformidade com a complexidade do projeto e a precisão necessária.
Os componentes de elevada complexidade são normalmente fabricados através de maquinagem CNC na prototipagem robótica.
Volume de produção
O volume de produção é também um fator a considerar, uma vez que alguns métodos selecionados para a prototipagem robótica podem não ser rentáveis devido ao baixo volume de produção.
Por conseguinte, sugere-se que se opte por métodos económicos com base no volume de produção.
Velocidade do mercado
A robótica é um desenvolvimento em evolução que precisa de ser lançado no mercado o mais rapidamente possível. Por conseguinte, a prototipagem rápida pode ser adequada para impulsionar o ciclo de desenvolvimento.
Escalabilidade da conceção
A robótica está em constante evolução e o método de fabrico deve ser escalável para que possa atualizar as alterações imediatamente.
Conclusão
Prototipagem robótica é uma indústria em grande evolução, e acompanhar o seu ritmo exige uma análise cuidadosa dos desenhos, materiais e processos de fabrico.
O guia acima destaca todos os pormenores importantes relativos à prototipagem robótica, e provavelmente já os compreendeu claramente.
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